Mayın tespitine yönelik farklı toprak yapıları için mikroşerit anten tasarımı ve uygulaması

Günümüzde mayın nedeniyle çoğunlukla sivil, ayda yaklaşık olarak 600 kişi ya ölmekte ya da sakat kalmaktadır. Mayınlar, askeri eylemler sona erdikten uzun süre sonra bile ölümcül olmaya devam etmekte aynı zamanda insani bir felakete dönüşmektedir. Zaman içerisinde teknolojinin gelişimi ile birlikte anti-tank ve anti-personel kara mayınları tespit edilemeyecek şekilde tasarlanmaya başlanmıştır. Gelişen teknoloji ile birlikte belirlenmesi oldukça zor olan bu düşük metalik içerikli mayınların tespiti için çok çeşitli yöntem ve sensörler geliştirilmiştir. Metal ve plastik içerikli yapılara duyarlı bu sensörler, madde ve kimyasal analiz, termal görüntüleme ve yer altı radar sensörleri gibi çeşitlilikte geliştirilmiştir. Fakat bu sensörlerin çok az bir kısmı, belirli koşullarda iyi sayılabilecek performans gösterseler de, istenen ölçüde tespit yapamamaktadırlar. Bunun nedeni ise mayınların oldukça fazla çeşitlilikte olması ve mayının yerleştirildiği ortamdır. İklim, toprağın çeşitliği, bitki örtüsü gibi çevresel koşulların belirlenip, sensör yapısına bu çevresel koşulların etkilerinin göz önüne alınarak sensörlerin tasarlanması gerekmektedir. Bu gereklilikler düşünülerek bu doktora çalışması ile çevre koşulları temelinde mayın tespitinin yapılması öncelenmiş ve mayın tespiti ile birlikte toprak tipinin de etkisi araştırılmıştır. Çalışmada toprak etkisinin mayının varlığı ve yokluğu durumlarında belirlenmesi için 1-13 GHz aralığında bir mikrodalga anten düzeneği geliştirilmiştir. Düzenekte kullanılan alıcı ve verici antenler 9 GHz rezonans frekansında tasarlanıp üretilmiştir. Antenle gönderilip alınan sinyal ile, dört farklı tipteki toprak için mayın varlığı ve yokluğu durumları, geliştirilen deney düzeneği ile belirlenmiştir. Deneylerde, farklı arazilerden tedarik edilen killi, kumlu, tuzlu ve kırmızı toprak, gerçeklerine benzetilerek tasarlanan silindirik yapıda 20x4.5 cm boyutlarında epoksi içerikli pasif bir mayın ve ölçümler için VNA kullanılmıştır. Deney düzeneği için oluşturulan şartlar, mayın tespitinde toprağın etkisinin belirlenmesine yönelik senaryoyu içermektedir. Bu sebeple ışıyıcı bir anten kullanılarak alınan veriler, toprak yüzeyinden 2, 5 ve 10 cm mesafelerinden alınan verilerdir. Bu mesafeler yakın ve uzak alan sınırları dikkate alınarak belirlenen mesafelerdir. Mayın varken ve yokken tekrarlanan deneylerde, mayın toprak yüzeyine 15 cm mesafede konumlandırılmıştır. Deney sürecinde alınan elektriksel sonuç verileri, S11 ve S21 saçılma parametresi verileri ve bunlara karşılık gelen frekans verileridir. Mayının varlığında ve yokluğunda elde edilen sonuçların değiştiği ve dolayısıyla mayının tesbit edilebildiği ve her toprak için bu tespitin farklı olduğu belirlenmiştir. Tezde hedeflenen amaç ve tez çalışma konusu ile ilgili bugüne kadar yapılan çalışmaları özetleyen kaynak araştırması birinci bölümde özetlenmiştir. İkinci bölümde, materyal ve yöntem anlatılmıştır. Üçüncü bölümde, deney düzeneğinin ve deneyin yapılışının da anlatıldığı araştırma sonuçları ve tartışma yapılmıştır. Son bölümde, elde edilen araştırma sonuçları değerlendirilmiş ve önerilerde bulunulmuştur. Deneylerden alınan sonuçlarla, hem mayının tespit edilebildiği gösterilmiş, hemde toprak tipinin değişmesi ile mayın tespitinin farklılıkları gösterilmiştir. Burada sunulan sonuçlar, analiz sonuçlarına göre seçilen dört farklı toprağın mayın tespitindeki etkisinin çevre koşullarına göre belirlenip değerlendirilmesidir. Değerlendirmeye tabi daha farklı etkenler ve yöntemler kullanılabilir. Elde edilen sonuçlar kullanılarak bir model geliştirilip bir cihaza dönüştürülebilir. Ayrıca yapay zeka algoritmaları kullanılarak ta, eksik olarak düşünülen koşulların etkisi de araştırılabilir. Anahtar Kelimeler: Dielektrik, Mayın, Mikroşerit Anten, Toprak